Détermination de la teneur en caféine dans les boissons par chromatographie liquide

La caféine est un alcaloïde méthylxanthine naturel largement présent dans des matières premières telles que les grains de café, les feuilles de thé et les fèves de cacao. Elle sert d'additif fonctionnel de base et de composé aromatique caractéristique dans les boissons commercialisées, y compris les boissons gazeuses, les boissons énergisantes, les boissons à base de thé et les boissons au café. Une consommation modérée de caféine peut avoir des effets physiologiques tels que le rafraîchissement de l'esprit et l'atténuation de la fatigue. Cependant, une consommation excessive et à long terme peut facilement entraîner des réactions indésirables, notamment des palpitations, de l'insomnie et une hyperexcitabilité nerveuse. De plus, les populations sensibles, telles que les femmes enceintes, les enfants et les personnes atteintes de maladies cardiovasculaires, ont des seuils de tolérance encore plus bas. Par conséquent, les normes de sécurité alimentaire dans divers pays ont établi des limites réglementaires claires sur la teneur en caféine dans les boissons.

En Chine, la norme nationale de sécurité alimentaire intitulée "Détermination de la caféine dans les boissons" (GB 5009.139-2014) sert de base légale pour la détermination quantitative de la caféine dans les matrices de boissons. La chromatographie liquide à haute performance (CLHP), en raison de son excellente résolution, de sa forte capacité à résister aux interférences de la matrice et de sa haute précision quantitative, est devenue la méthode de choix pour l'analyse d'échantillons à matrice complexe, y compris diverses boissons composées, les boissons contenant du lait et les boissons fonctionnelles à base de plantes. Cette expérience a été menée conformément à la méthode de chromatographie liquide à haute performance spécifiée dans la norme nationale GB 5009.139-2014, établissant un protocole de prétraitement d'échantillon et de séparation/détection chromatographique liquide pour les échantillons de boissons, et accomplissant l'identification qualitative et l'analyse quantitative de la caféine dans différents types de boissons.

Mots-clés : chromatographie liquide à haute performance ; caféine ; boissons ; détermination de la teneur.

1. Instrument et réactifs

1.1 Liste de configuration du système de chromatographie liquide

Tableau 1. Liste de configuration de l'instrument

1.2 Liste des réactifs et des étalons

Tableau 2. Liste des réactifs et des étalons

1.3 Matériaux expérimentaux et équipement auxiliaire

Nettoyeur à ultrasons ;

Mélangeur vortex ;

Membrane de filtration microporeuse en phase aqueuse de 0,45 μm.2.1 Préparation des solutions étalons

2.1.1 Solution mère étalon de caféine (2,0 mg/mL) : Peser avec précision 20 mg d'étalon de référence de caféine (au milligramme près) dans une fiole jaugée de 10 mL, dissoudre et compléter à volume avec du méthanol. Conserver au réfrigérateur à 4 °C. La durée de conservation est de 6 mois.

2.1.2 Solution intermédiaire étalon de caféine (200 μg/mL) : Transférer avec précision 5,0 mL de la solution mère étalon de caféine (2.1.1) dans une fiole jaugée de 50 mL et compléter à volume avec de l'eau. Conserver au réfrigérateur à 4 °C. La durée de conservation est de 1 mois.

2.1.3 Solutions de travail étalons de caféine pour courbe d'étalonnage : Transférer 0,5 mL, 1,0 mL, 2,0 mL, 5,0 mL et 10,0 mL de la solution intermédiaire étalon de caféine (2.1.2) dans des fioles jaugées séparées de 10 mL et compléter à volume avec de l'eau. Les concentrations résultantes de cette série d'étalons sont respectivement de 10,0 μg/mL, 20,0 μg/mL, 40,0 μg/mL, 100 μg/mL et 200 μg/mL. Préparer immédiatement avant utilisation.2842,3042.2.1 Boissons de type cola

(a) Dégazage : Soniquer l'échantillon à l'aide d'un nettoyeur à ultrasons à 40 °C pendant 5 min.2.2.2 Cafés liquides contenant du lait et produits à base de thé2842,3042.3 Conditions expérimentales

2.3.1 Conditions chromatographiquesPhase mobile : Méthanol/eau = 24/76 (v/v)Température de la colonne : 25 °CVolume d'injection : 10 μL3.1 Blanc3.2 Plage linéaire

Fig 2. Résultats de linéarité de l'étalon de référence de caféine

Tableau 3. Plage de linéarité de l'étalon de référence de caféine

Analyte2842,304Coefficient de corrélation (R)

Caféine

10–200

1,00000

3.3 Répétabilité

Fig 3. Chromatogrammes de répétabilité de l'étalon de référence de caféine (n = 6)

Tableau 4. Paramètres chromatographiques de répétabilité pour l'étalon de référence de caféine (n = 6)N°Nom de l'échantillonAire du pic (mAU·s)

1

Caféine 100μg/mL

7,1922842,3042

7,167

2843,2237,158

2846,331

4

7,167

2841,149

5

7,167

2843,641

ET

0,014

18,572

n.d.

3

n.d.

3

10401

1,158Tableau 8. Résultats chromatographiques pour la récupération par ajout dans un échantillon de boisson au lait et au thé d'une certaine marque (Concentration d'ajout : 40 μg/mL)

94,99%Tableau 8. Résultats chromatographiques pour la récupération par ajout dans un échantillon de boisson au lait et au thé d'une certaine marque (Concentration d'ajout : 40 μg/mL)

3

Caféine

Rapport signal/bruit

Concentration calculée

Limite de détection (mg/kg)